Согласно наиболее распространенной гипотезе, ранее климат Венеры был схож с земным, и трансформация произошла вследствие парникового эффекта. Недавно исследователи провели моделирование этого процесса и выяснили, что раскаленная кора планеты, даже в сочетании с вулканической активностью, не способна высвободить в атмосферу такое значительное количество углекислого газа, которое фиксируется современными наблюдениями.
В 1982 году советский аппарат «Венера-13» обеспечил беспрецедентную передачу панорамного изображения поверхности планеты, работая в течение 127 минут. Это стало рекордом, поскольку предыдущие аппараты могли функционировать не более часа. Если бы единственным препятствием было колоссальное давление, составляющее 92 земные атмосферы, ситуация была бы менее сложной, однако добавляется и экстремальная температура – от 460 до 470 градусов Цельсия, при которой даже титан утрачивает свои свойства.
Предположение о том, что нынешние условия на Венере стали следствием гибели планеты, похожей на Землю, оформилось в научную гипотезу в 1960-х годах. Известный астрофизик Карл Саган придал ей научную основу. Его точка зрения заключалась в том, что в прошлом на Венере было обилие воды и умеренный климат, однако причиной гибели всего стал парниковый эффект, вызванный возрастанием светимости Солнца: в процессе эволюции звезда становилась все ярче.
Анализ, проведенный советскими зондами, показал, что в атмосфере Венеры присутствует очень небольшое количество водяного пара. При этом, большая часть (96,5 процента) воздуха планеты приходится на углекислый газ.
Недавно ученые из Кембриджского университета, расположенного в Великобритании, предприняли попытку определить, как Венера приобрела столь значительное количество диоксида углерода в своей атмосфере. В опубликованной недавно статье, доступной на сервере препринтов arXiv.org, по мнению ученых, существует три возможных сценария развития событий. Один из них заключается в том, что Земля претерпит трансформацию, став похожей на Венеру.
По мнению авторов научной работы, в условиях венерианского климата должен был действовать тот же процесс, что и на Земле – углеродный цикл. Вулканическая деятельность приводит к выбросу углекислого газа, который, находясь в насыщенной водой атмосфере, частично превращается в угольную кислоту и выпадает на поверхность. Взаимодействуя с горными породами, углерод переходит в карбонаты и накапливается в земной коре.
На Земле постоянно происходят тектонические процессы: плиты перемещаются, сталкиваются, и части одних плит погружаются в мантию, где плавятся. Таким образом, некоторая часть углерода, содержащегося в земной коре, возвращается вглубь планеты. Одновременно с этим вулканы продолжают выбрасывать углекислый газ в атмосферу, поддерживая непрерывный круговорот.
Согласно проведенным расчетам, объем углекислого газа, который венерианская конструкция могла бы поглотить, оказался недостаточным для формирования атмосферы с давлением, не превышающим 20 бар, как это было бы необходимо при дегазации. Фактическое давление в атмосфере составляет 92 бар.
Альтернативный сценарий эволюции климата Венеры допускает исключительно вулканическую активность, то есть извержения, продолжавшиеся на протяжении огромного периода времени. Однако и здесь возникает сложность: не вся магма, поднимающаяся из недр, достигает поверхности — значительная её часть затвердевает, захватывая содержащийся в ней углерод. Количество магмы, которая всё же вырывается наружу, за 4,6 миллиарда лет существования Венеры, оказалось достаточным лишь для создания атмосферного давления в 25 бар.
Хотя в настоящее время на Венере не наблюдается активной тектоники, возможно, что в прошлом она присутствовала, что могло привести к формированию некоего подобия углеродного цикла. Согласно теоретическим расчетам, это потенциально могло бы сформировать нынешнюю плотную атмосферу планеты, однако для этого ее мантия должна обладать необычайно высоким содержанием углерода, либо извержения должны были быть исключительно мощными. Все эти предположения ставят под сомнение и версию вулканического происхождения атмосферы Венеры. Таким образом, даже объединение этих двух сценариев не объясняет современный парниковый эффект на Венере: карбонатная кора в сочетании с вулканической активностью позволила бы создать лишь 45 бар.
Третий сценарий, предполагающий дегазацию первичного магматического океана в ранний период истории Венеры, показался наиболее правдоподобным. Изначально это могло привести к образованию давления, достигающего сотен бар, однако со временем значительная его часть была потеряна в космосе. В настоящее время мы наблюдаем лишь остатки, дополненные продуктами вулканической деятельности.